基于MaxEnt模型的瀕危植物丹霞梧桐潛在適生區(qū)預(yù)測

朱滿樂, 韋寶婧, 胡希軍, 吳家榮, 李芮芝, 任哲民

基于MaxEnt模型的瀕危植物丹霞梧桐潛在適生區(qū)預(yù)測

朱滿樂, 韋寶婧, 胡希軍*, 吳家榮, 李芮芝, 任哲民

中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院, 湖南省自然保護(hù)地風(fēng)景資源大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心, 城鄉(xiāng)景觀生態(tài)研究所, 長沙 410004

模擬預(yù)測瀕危植物丹霞梧桐()的潛在適生區(qū), 對合理指導(dǎo)保護(hù)該植物有重要意義。通過MaxEnt(最大熵模型)和ArcGIS, 基于廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)野外實(shí)地調(diào)查的16個(gè)分布點(diǎn), 及生物氣候、地形和地貌覆被多重環(huán)境變量, 對丹霞梧桐在廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)的潛在適生區(qū)進(jìn)行模擬預(yù)測。結(jié)果顯示, 模擬訓(xùn)練集和測試集的AUC值分別為0.851和0.913, 預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性高。丹霞梧桐的高、中適生區(qū)主要分布在南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)南部, 占總面積40.45%; 影響丹霞梧桐分布的主要環(huán)境因子包括地貌成因、土地覆被、最旱季降水量、坡度及等溫性等, 其中地貌成因(貢獻(xiàn)率75.8%)是影響丹霞梧桐潛在分布的最主導(dǎo)因子。綜合分析表明, 丹霞梧桐的潛在適生區(qū)為海拔150—300 m、坡度30°—55°、年度氣溫范圍28.3—28.6 ℃, 最旱季降水量135—137 mm之間的侵蝕分化低丘陵丹霞地貌, 適生的氣候條件為溫度相對較高、降水量少的區(qū)域。上述研究結(jié)果可為丹霞梧桐的保護(hù)與恢復(fù)提供理論依據(jù)。

丹霞梧桐; 最大熵模型; ArcGIS; 潛在分布; 廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)

0 前言

國家Ⅱ級重點(diǎn)保護(hù)植物丹霞梧桐()最早于1986年發(fā)現(xiàn),是梧桐科(Sterculiaceae)梧桐屬()物種, 是我國的特有物種, 也是國家珍稀瀕危植物, 在丹霞地貌植物生態(tài)研究方面有重要意義[1–2]。丹霞梧桐樹形美麗, 花色紫紅絢麗, 秋色葉變黃, 果形奇特, 具有很高的觀賞價(jià)值, 耐干旱貧瘠, 具有潛在的園林應(yīng)用價(jià)值。目前丹霞梧桐僅在南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)和廣東仁化丹霞山發(fā)現(xiàn)分布[3]。因數(shù)量稀少, 瀕臨滅絕, 丹霞梧桐的保護(hù)已經(jīng)開始受到政府主管部門重視, 被納入到廣東省17種極小種群野生植物保護(hù)實(shí)施計(jì)劃中[4]。

生態(tài)位模型(MaxEnt)是以生態(tài)位為原理的最大熵模型, 可利用物種分布位置信息及環(huán)境變量數(shù)據(jù), 擬合有熵值最大的概率分布對物種潛在地理分布格局進(jìn)行分析及預(yù)測[5], 是能夠準(zhǔn)確而快速獲取物種潛在地理分布的一種方法[6–7]。相比其它物種分布預(yù)測方法——生態(tài)位因子模型(ENFA)、生物氣候分析系統(tǒng)(BIOCLIM)、規(guī)則集的遺傳算法模型(GRAP), 基于MaxEnt與ArcGIS的物種潛在地理分布預(yù)測模型, 建模精度高于其它三種模型, 樣本分布數(shù)量大于5時(shí)即可較好的完成預(yù)測, 能更好的區(qū)分適生范圍與非適生范圍[8–10]。丹霞梧桐瀕危且已發(fā)現(xiàn)分布地點(diǎn)少, 因此, 采用MaxEnt模型較其它方法更為合適。

目前對丹霞梧桐適生區(qū)預(yù)測研究的報(bào)道較少, 已有的研究多從群落植物地理區(qū)系成分、空間分布的微地貌環(huán)境、遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了探討[4,11–12]。了解瀕危物種丹霞梧桐的潛在適生區(qū)分布及影響分布的主要環(huán)境因素, 有利于對其種群保護(hù)和恢復(fù)。目前在生境評價(jià)和分布預(yù)測方面, 僅有王衛(wèi)等對廣東仁化丹霞山區(qū)域的丹霞梧桐種群分布進(jìn)行了初步研究[13], 但其研究只考慮了海拔、坡度、坡向、距道路距離等環(huán)境變量, 對地貌特征和氣候環(huán)境等因子未做考慮, 植物的分布空間和環(huán)境氣候密不可分, 而具體的地貌因素及氣候因子對于丹霞梧桐這種僅見于丹霞地貌的特有植物可能有重要影響。

為解決上述問題, 本研究以南雄丹霞梧桐縣級自然保護(hù)區(qū)野外實(shí)測的16個(gè)丹霞梧桐分布點(diǎn), 結(jié)合地形、地貌及氣候環(huán)境等多重?cái)?shù)據(jù)變量, 基于MaxEnt模型和ArcGIS軟件對丹霞梧桐在南雄保護(hù)區(qū)的分布進(jìn)行預(yù)測, 分析環(huán)境變量對其分布的影響。以期為丹霞梧桐種群的保護(hù)及恢復(fù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)(E 114°08′—114°13′, N 25°05′—25°08′)位于廣東省韶關(guān)市南雄西部, 坐落于全安鎮(zhèn)蒼石寨, 研究區(qū)域面積23.63 km2(圖1)。保護(hù)區(qū)南部山峰海拔平均在150—300 m, 北部為低山丘陵, 最高點(diǎn)為洞虎山, 海拔為922.7 m。研究區(qū)為亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候, 冬短夏長, 秋季過渡快; 多年最高溫度37.4 ℃, 最低氣溫–1.4 ℃, 年均氣溫19.9 ℃, 年降水量1550 mm, 年均日照1825.7 h, 主要土壤類型為紫紅色厚層砂頁巖、紫紅色粉砂巖夾礫巖等[14–16]。

2 數(shù)據(jù)處理及研究方法

2.1 樣本數(shù)據(jù)來源及處理

本文研究的丹霞梧桐種群分布的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)來源于團(tuán)隊(duì)的野外實(shí)地調(diào)查, 根據(jù)在廣東南雄丹霞梧桐保護(hù)區(qū)現(xiàn)場勘測辨別丹霞梧桐并確定其空間分布位置, 共記載16處丹霞梧桐群落分布點(diǎn)。將丹霞梧桐的種群分布坐標(biāo)數(shù)據(jù)在Excel中, 按照物種名稱、經(jīng)度和緯度的格式保存為在MaxEnt模型中所需的.csv樣本數(shù)據(jù)格式文件。

2.2 環(huán)境變量數(shù)據(jù)來源及處理

在已有的丹霞梧桐微地貌研究中表明, 其適宜生在海拔180 m、坡度大于60°的丹霞巖壁地帶[11], 但影響丹霞梧桐分布的因素還有很多(如區(qū)域的溫度、降水量、地貌覆被等), 不能代表著所有符合這種環(huán)境特征的丹霞崖壁上都會(huì)有丹霞梧桐的分布。因此, 本文選取了生物氣候、地形和地貌覆被3大類共24個(gè)環(huán)境變量, 作為丹霞梧桐適生區(qū)范圍的預(yù)測變量。

圖1 廣東南雄丹霞梧桐縣級自然保護(hù)區(qū)

Figure 1Nature Reserve in Guangdong province

生物氣候變量: 在世界生物氣候數(shù)據(jù)(http:// www.worldclim.Org/)下載年均氣溫(bio1)、月均晝夜溫差(bio2)、等溫性(bio3)、溫度季節(jié)性變化方差(bio4)、最暖月最高溫(bio5)、最冷月最低溫(bio6)、年度氣溫范圍(bio7)、最濕季均溫(bio8)、最旱季均溫(bio9)、最暖季均溫(bio10)、最冷季均溫(bio11)、年均降水量(bio12)、最濕月降水量(bio13)、最旱月降水量(bio14)、降水量方差(bio15)、最濕季降水量(bio16)、最旱季降水量(bio17)、最暖季降水量(bio18)、最冷季降水量(bio19)19個(gè)與降水、溫度及其季節(jié)性變化特征相關(guān)的生物象變量。

地形地貌環(huán)境變量: 從中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)下載數(shù)字高程數(shù)據(jù)(DEM), 通過ArcGIS中的空間分析模塊轉(zhuǎn)換得到坡度和坡向數(shù)據(jù)。從國家科技基礎(chǔ)條件平臺—國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.geodata.cn)下載廣東省土地覆被數(shù)據(jù)及中國1:100萬地貌數(shù)據(jù)圖。

在ArcGIS中將所有環(huán)境變量數(shù)據(jù)掩膜提取為保護(hù)區(qū)范圍邊界, 統(tǒng)一為WGS84坐標(biāo), 所有數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一為30 m×30 m的柵格數(shù)據(jù); 再通過Conversion工具導(dǎo)出為ASCII文件格式, 以便在MaxEnt中備用。

2.3 適宜性因子選取

為避免各環(huán)境變量相關(guān)性較高影響模型預(yù)測的精確性, 故需對環(huán)境變量進(jìn)行相關(guān)性分析。首先通過MaxEnt中的刀切法(Jackknife)檢測24個(gè)環(huán)境變量的重要性, 剔除對預(yù)測模型貢獻(xiàn)率為0的環(huán)境變量。然后利用ArcGIS對剩余環(huán)境變量進(jìn)行相關(guān)性分析, 對相關(guān)系數(shù)|r|＞0.8的2個(gè)變量中, 選擇一個(gè)對丹霞梧桐分布關(guān)系密切的環(huán)境變量參與模擬。得到最佳的環(huán)境變量組合方案[17–18]。最終本研究從所有環(huán)境變量中選取了等溫性、溫度季節(jié)性變化方差、年度氣溫范圍等9個(gè)環(huán)境變量(表1)。

2.4 Maxent模型參數(shù)設(shè)置

將丹霞梧桐.csv數(shù)據(jù)格式和篩選后的9個(gè)環(huán)境變量導(dǎo)入MaxEnt模型中, 本研究設(shè)定重復(fù)模型運(yùn)算20次, 可充分保證研究的可靠性。選擇刀切法(Jackknife), 隨機(jī)選取25%的分布點(diǎn)作為測試集(testing data), 剩余的75%作為訓(xùn)練集(training data), 輸出類形為Logistic, 最大迭代次數(shù)為100000, 軟件其余參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置[19–20], MaxEnt軟件通過刀切法得到9個(gè)環(huán)境變量對丹霞梧桐分布的貢獻(xiàn)率; 將計(jì)算出的物種適宜指數(shù)ACSII圖層文件導(dǎo)入ArcGIS軟件, 利用Conversion工具轉(zhuǎn)換為Raster格式, 得到丹霞梧桐在保護(hù)區(qū)的適生范圍。并根據(jù)其適生值的高低, 運(yùn)用專家經(jīng)驗(yàn)法和自然斷點(diǎn)法對丹霞梧桐的潛在適生區(qū)分為四個(gè)等級, 得到丹霞梧桐在廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)的適生區(qū)范圍。

表1 丹霞梧桐分布預(yù)測環(huán)境變量

3 結(jié)果與分析

3.1 預(yù)測準(zhǔn)確性

MaxEnt中受試者工作特征ROC曲線(receiver operating characteristic curve)反應(yīng)模型運(yùn)算的精確度, 其與橫坐標(biāo)圍成的面積AUC(the area the underthe ROC curve)取值范圍為0—1, 其值越高說明模型預(yù)測及結(jié)果越精確[21–22]。AUC值0.5—0.6表示模型預(yù)測不及格; 0.6—0.7表示模型預(yù)測較差; 0.7—0.8表示模型預(yù)測一般; 0.8—0.9表示模型預(yù)測良好; 大于0.9表示模型預(yù)測優(yōu)秀, 準(zhǔn)確性較高[23–24]。丹霞梧桐分布數(shù)據(jù)在MaxEnt模型中重復(fù)模型運(yùn)算20次, 選取AUC值最佳的一次作為最終有效結(jié)果輸出。運(yùn)算結(jié)果得出訓(xùn)練集的AUC值為0.851, 測試集為0.913, 說明模型對丹霞梧桐的潛在分布預(yù)測具有較高的可信度(圖2)。

3.2 影響丹霞梧桐分布的環(huán)境變量評價(jià)

表2為影響丹霞梧桐分布的環(huán)境變量貢獻(xiàn)率。由表2知, 貢獻(xiàn)率較高的因素有地貌成因、土地覆被、坡度及最旱季降水量, 累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到94.3%。這些因子中地貌覆被因子總貢獻(xiàn)率占90.3%, 氣候因子占7.4%, 地形因子占2.3%。其中地貌成因的貢獻(xiàn)率高達(dá)75.8%, 是影響丹霞梧桐分布的主要環(huán)境因子。

圖2 丹霞梧桐環(huán)境變量ROC曲線

Figure 2 ROC curve of environment variable of

從置換重要值來看, 地貌成因、最旱季降水量和年度氣溫范圍分別為31.3%、15.4%和15.5%。明顯高于其他環(huán)境變量, 說明其對模型構(gòu)建有著重要意義。

表2 影響丹霞梧桐分布的環(huán)境變量貢獻(xiàn)率

3.3 丹霞梧桐潛在分布區(qū)及適宜性評價(jià)

將MaxEnt輸出的ASCII文件結(jié)果導(dǎo)入到ArcGis, 綜合專家經(jīng)驗(yàn)法和自然間斷法, 利用重分類工具對適生值重新定義, 根據(jù)丹霞梧桐實(shí)生區(qū)在擬合過程中的結(jié)果, 按照適生值從低到高, 將丹霞梧桐的潛在分布區(qū)分為四個(gè)等級: 0—0.2為非適宜生長區(qū), 0.2—0.4為低適宜生長區(qū), 0.4—0.5為中適宜生長區(qū), >0.5為高適宜生長區(qū)(圖3)。

(1)高適宜區(qū)主要位于南雄保護(hù)區(qū)的南部(圖2), 面積為4.62 km2, 占保護(hù)區(qū)總面積的19.55%。結(jié)合影響丹霞梧桐分布的環(huán)境變量貢獻(xiàn)率(表2)分析還發(fā)現(xiàn), 丹霞梧桐的高適宜區(qū)域多為侵蝕剝蝕平緩低丘陵區(qū)域。這是由于丹霞梧桐的生長與風(fēng)化、侵蝕、溶蝕形成的丹霞地貌具有很強(qiáng)的相關(guān)性, 侵蝕剝蝕的丹霞地貌有利于丹霞梧桐的生長。此外該區(qū)域的植物群落為常綠針葉林和針闊混交林, 主要的針葉林為馬尾松林, 針闊混交林是馬尾松()+丹霞梧桐的混交林、馬尾松+楓香()林及馬尾松+山烏桕()的混交林, 其中馬尾松+丹霞梧桐混交林主要分布在其東南部, 且馬尾松具備耐旱、根系發(fā)達(dá)的植物特征, 充分反映了植物適應(yīng)生存環(huán)境的趨同性。此區(qū)域坡度為30—55 °, 年度氣溫范圍28.3—28.6 ℃, 最旱季降水量135—137 mm。

圖3 廣東南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)丹霞梧桐適生區(qū)預(yù)測

Figure 3 Potential suitable area ofinNature Reserve in Guangdong Province

(2)中適宜區(qū)域主要沿著高適宜區(qū)域的外圍, 面積為4.94 km2, 占保護(hù)區(qū)總面積的20.9%。分析顯示, 中適宜區(qū)域也多為侵蝕剝蝕平緩低丘陵區(qū)域。植物群落也以常綠針葉林和針闊混交林為主。這些區(qū)域坡度為27—55 °, 年度氣溫范圍28.3—28.6 ℃, 最旱季降水量134.5—137 mm。

(3)低適宜區(qū)也主要位于保護(hù)區(qū)的南部, 沿著適宜區(qū)域的外圍區(qū)域。面積為2.85 km2, 占保護(hù)區(qū)總面積的12.06%。這些區(qū)域也多為侵蝕剝蝕平緩低丘陵區(qū)域, 坡度為21—55 °, 年度氣溫范圍28.3—28.6 ℃, 最旱季降水量134—137 mm。

(4)非適宜區(qū)為除去高適宜區(qū)、中適宜區(qū)及低適宜區(qū)的地方, 主要位于保護(hù)區(qū)的北部區(qū)域, 面積為11.22 km2, 占保護(hù)區(qū)總面積的47.49%。這類區(qū)域多為侵蝕剝蝕陡中山和侵蝕剝蝕平緩低丘陵區(qū)域, 坡度為0—55 °, 年度氣溫范圍27.4—28.6 ℃, 最旱季降水量134—140 mm。

3.4 影響丹霞梧桐分布的環(huán)境因素

通過ArcGIS軟件的Spatial Analist Tools中提取各適宜區(qū)分布的等級生態(tài)位參數(shù), 統(tǒng)計(jì)了9個(gè)環(huán)境變量在4個(gè)等級的適宜區(qū)的范圍、平均值及標(biāo)準(zhǔn)差(表3)。結(jié)果顯示, 隨著丹霞梧桐潛在適生等級的提高, 每個(gè)環(huán)境變量的適生變化范圍和標(biāo)準(zhǔn)差逐漸縮小, 表明隨適生區(qū)等級的提高, 丹霞梧桐對生境要求也越來越高。結(jié)合環(huán)境變量貢獻(xiàn)率綜合分析, 丹霞梧桐適宜生態(tài)位參數(shù): 地貌成因?yàn)榍治g剝蝕平緩低丘陵的丹霞地貌, 土地覆被為常綠闊葉林及針闊混交林。這與實(shí)地調(diào)研丹霞梧桐的生長環(huán)境吻合, 丹霞梧桐通常生長在侵蝕風(fēng)化的丹霞地貌, 并與馬尾松等生境相似的植物伴生。

4 討論

保護(hù)區(qū)南部紅色砂礫巖層在風(fēng)化、重力崩塌、侵蝕等綜合作用下, 形成了頂平緩、身陡峭、麓舒緩的方山、石峰、石墻等險(xiǎn)峻山峰、懸崖峭壁的丹霞地貌, 其山體特征與丹霞梧桐適生于丹霞地貌不可分割。保護(hù)區(qū)南部植物群系主要為馬尾松+丹霞梧桐, 且與圓葉小石積()、忽地笑()、卷柏()等植物伴生, 也都屬于耐旱、根系發(fā)達(dá)的植物, 充分表明了植物對環(huán)境適應(yīng)的相似性; 隨著海拔較高的山體可獲得更多的日照輻射, 夜晚氣候驟低, 晝夜溫差明顯, 導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)日溫差較大而年溫差較小, 也表明丹霞梧桐具有喜陽耐旱的習(xí)性。

表3 丹霞梧桐不同適生區(qū)的環(huán)境特征

基于MaxEnt模型研究瀕危植物目前已有相當(dāng)數(shù)量的報(bào)道, 徐軍[25]應(yīng)用MaxEnt模型預(yù)測瀕危植物獨(dú)葉草()在中國的潛在適生分布區(qū), 結(jié)果顯示獨(dú)葉草最適宜生長在高海拔、年均降水量大、1月最低溫適中和土壤偏酸性的地區(qū)。馬松梅[26]利用最大熵模型和規(guī)則集算法預(yù)測了孑遺植物裸果木()潛在分布及格局, 兩種預(yù)測工具對比結(jié)果表明, Maxent預(yù)測的潛在分布區(qū)更加合理, 裸果木的生態(tài)位被確定在一個(gè)較廣的干旱環(huán)境空間。龔曄[27]利用Maxent對珍稀藥用植物白及()的潛在分布及特征進(jìn)行預(yù)測, 得到影響白及潛在分布的最主要?dú)庀笠蜃訛?月和10月最低氣溫、年溫度變化范圍、11月平均降水量。龔維[28]基于Maxent預(yù)測了珍稀瀕危植物伯樂樹()的潛在分布區(qū), 結(jié)果顯示該種最適宜分布在亞熱帶地區(qū)中海拔(500—2000 m)山地的林中。目前對瀕危植物的研究多從大尺度區(qū)域進(jìn)行研究, 研究區(qū)域范圍達(dá)到中國版圖范圍或西南地區(qū), 而對中小尺度如自然保護(hù)區(qū)范圍的瀕危植物適生區(qū)的研究較少, 且對瀕危植物丹霞梧桐的生境研究多從地形開展, 對地貌成因、土地覆被和氣候條件的考慮較少。研究中結(jié)合氣候條件及地貌覆被等環(huán)境變量有助于探究特生環(huán)境下瀕危植物丹霞梧桐的潛在分布區(qū)。研究結(jié)果表明, 地貌成因、土地覆被和最旱季降水量為影響丹霞梧桐分布的主要環(huán)境變量, 這充分說明在瀕危植物潛在分布研究時(shí), 氣候條件和地貌覆被等因素是有必要需要被考慮的。

5 結(jié)論

基于本研究結(jié)果顯示, 影響丹霞梧桐分布的主要環(huán)境因子有地貌成因、土地覆被、最旱季降水量、坡度和等溫性等, 其中地貌成因是影響丹霞梧桐潛在分布的最主導(dǎo)因子。且適宜生長在海拔150—300 m、坡度為30—55 °之間的侵蝕分化低丘陵丹霞地貌; 溫度和最旱季降水量對丹霞梧桐的潛在分布貢獻(xiàn)率不高, 其高適生區(qū)總體氣候環(huán)境適生值為年度氣溫范圍28.3—28.6 ℃, 等溫性為30, 最旱季降水量135—137 mm, 整體氣候條件為溫度相對較高、降水量較少較干旱。綜合研究表示, 丹霞梧桐的高適生區(qū)、中適生區(qū)及低適生區(qū)均位于南雄保護(hù)區(qū)的南部。其中高適生區(qū)面積為4.62 km2; 中適生區(qū)在高適生區(qū)的外部, 面積為4.94 km2, 低適生區(qū)則在中適生區(qū)的外圍, 面積為2.85 km2。保護(hù)區(qū)南部是丹霞梧桐資源保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域, 在丹霞梧桐高適生區(qū)應(yīng)重點(diǎn)保護(hù), 作為保護(hù)區(qū)的核心區(qū), 限制或禁止開發(fā)建設(shè)活動(dòng), 設(shè)立限制靠近區(qū)域, 在中適生區(qū)及低適生區(qū)可適當(dāng)設(shè)立展示區(qū)、游覽區(qū); 在不適宜區(qū)域(北部)進(jìn)行丹霞梧桐的培育時(shí)需經(jīng)慎重考慮, 論證可行性。

本文利用Maxent對廣東南雄保護(hù)區(qū)丹霞梧桐的潛在適生區(qū)進(jìn)行預(yù)測, 對丹霞梧桐的保護(hù)和引種地選擇提供了理論參考依據(jù)。結(jié)果顯示, 地貌成因和土地覆被對丹霞梧桐的潛在分布反映出較高的貢獻(xiàn)率, 而植物一般需要的氣候環(huán)境因子在預(yù)測中沒有呈現(xiàn)較高的貢獻(xiàn)率, 未來將嘗試通過實(shí)地布點(diǎn)測量獲取更精細(xì)的溫度、降水、日照等微氣候數(shù)據(jù)深入分析丹霞梧桐的潛在分布與微氣候相關(guān)程度; 此外, 擴(kuò)大丹霞梧桐的潛在適生區(qū)預(yù)測范圍及用不同的生態(tài)位模型對比研究將是本文后續(xù)研究的主要方向。

致謝:感謝南雄林業(yè)局鐘平生主任、中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院謝祿山副教授在野外植物調(diào)查中給予的幫助, 感謝中南林業(yè)科技大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院研究生杜心宇同學(xué)在數(shù)據(jù)資料收集整理中提供的幫助。

[1] 歐陽杰. 丹霞山國家重點(diǎn)保護(hù)野生植物丹霞梧桐生態(tài)保護(hù)紅線研究[J]. 地理科學(xué), 2019, 39(7): 1166–1173.

[2] 徐祥浩, 丘華興, 徐頌軍. 中國梧桐科植物的新種和新變種[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1987, 8(3): 1–5.

[3] 廖春花, 張卿雄. 丹霞梧桐棲身全安蒼石寨[N]. 韶關(guān)日報(bào), 2015-01-13(A1).

[4] 羅曉瑩, 陳秋慧, 蔡純榕, 等. 極小種群植物丹霞梧桐群落的地理區(qū)系成分分析. 韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)[J]. 2015, 36(12): 28–31.

[5] 許仲林, 彭煥華, 彭守璋. 物種分布模型的發(fā)展及評價(jià)方法[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2015, 35(2): 557–567.

[6] 厲靜文, 郭浩, 王雨生, 等. 基于MaxEnt模型的胡楊潛在適生區(qū)預(yù)測[J]. 林業(yè)科學(xué), 2019, 55(12): 133–139.

[7] 孫杰杰, 江波, 邱浩杰, 等. 基于最大熵模型預(yù)測櫸樹在浙江省的潛在適生區(qū)[J]. 林業(yè)資源管理, 2019, (4): 37–45.

[8] 喬慧捷, 胡軍華, 黃繼紅. 生態(tài)位模型的理論基礎(chǔ)、發(fā)展方向與挑戰(zhàn)[J]. 中國科學(xué): 生命科學(xué), 2013, 43(11): 915– 927.

[9] PHILLIPS S J, MIROSLAV D. Modeling of species distributions with Maxent: new extensions and acom-prehensive evaluation. Ecography, 2008, 31(2): 161–175.

[10] 吳慶明, 王磊, 朱瑞萍, 等. 基于MAXENT模型的丹頂鶴營巢生境適宜性分析——以扎龍保護(hù)區(qū)為例[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 36(12): 3758–3764.

[11] 歐陽杰, 彭華, 羅曉瑩, 等. 丹霞山國家珍稀瀕危保護(hù)植物丹霞梧桐空間分布的微地貌環(huán)境特征研究[J]. 地理科學(xué), 2017, 37(10), 1585–1592.

[12] 武星彤, 陳璐, 王敏求, 等. 丹霞梧桐群體遺傳結(jié)構(gòu)及其遺傳分化[J]. 生物多樣性, 2018, 26(11), 1168–1179.

[13] 王衛(wèi), 楊俊杰, 羅曉瑩, 等. 基于Maxent模型的丹霞山國家級自然保護(hù)區(qū)極小種群植物丹霞梧桐的潛在生境評價(jià)[J]. 林業(yè)科學(xué), 2019, 55(8): 19–27.

[14] 吳家榮, 韋寶婧, 胡希軍, 等. 基于地理探測器的丹霞梧桐空間分布與生境因子的相關(guān)性[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2020, 31(8): 2671–2679.

[15] 中南林業(yè)科技大學(xué)．廣東南雄丹霞梧桐縣級自然保護(hù)區(qū)綜合科學(xué)考察報(bào)告[M]．南雄: 南雄市林業(yè)局, 2016.

[16] 胡純. 南雄丹霞梧桐自然保護(hù)區(qū)植物多樣性評價(jià)研究[D].長沙: 中南林業(yè)科技大學(xué), 2018: 11–12.

[17] 李宏群, 劉曉莉, 符勇耀, 等. 基于MaxEnt模型分析重慶馬尾松適生的生物氣候征[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(4): 129–134.

[18] 郭杰, 劉小平, 張琴, 等. 基于Maxent模型的黨參全球潛在分布區(qū)預(yù)測[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2017, 28(3): 992– 1000.

[19] 秦思思, 顏玉娟, 歐陽晟. 基于MAXENT模型和Arc GIS預(yù)測蠟梅適生域在中國的潛在分布[J]. 生態(tài)科學(xué), 2020, 39(3): 49–56.

[20] 柳曉燕, 李俊生, 趙彩云, 等. 基于MAXENT模型和ArcGIS預(yù)測豚草在中國的潛在適生區(qū)[J]. 植物保護(hù)學(xué)報(bào), 2016, 43(6): 1041–1048.

[21] 胡秀, 吳福川, 郭微, 等. 基于MaxEnt生態(tài)學(xué)模型的檀香在中國的潛在種植區(qū)預(yù)測[J]. 林業(yè)科學(xué), 2014, 50(5): 27–33.

[22] 胡淑萍, 何禮文. 基于MaxEnt與ArcGIS對白水江國家級自然保護(hù)區(qū)缺苞箭竹適生區(qū)分析[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2020, 39(6): 2115–2122.

[23] 白娟, 謝登峰, 周頌東, 等. 多星韭分布格局對末次盛冰期以來氣候的響應(yīng)[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2018, 38(1): 176– 182.

[24]陳陸丹, 胡菀, 李單琦, 等. 珍稀瀕危植物野生蓮的適生分布區(qū)預(yù)測[J]. 植物科學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 37(6): 731– 740.

[25] 徐軍, 曹博, 白成科. 基于MaxEnt瀕危植物獨(dú)葉草的中國潛在適生分布區(qū)預(yù)測[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2015, 34(12): 3354–3359.

[26] 馬松梅, 張明理, 張宏祥, 等. 利用最大熵模型和規(guī)則集遺傳算法模型預(yù)測孑遺植物裸果木的潛在地理分布及格局[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 34(11): 1327–1335.

[27] 龔曄, 景鵬飛, 魏宇昆, 等. 中國珍稀藥用植物白及的潛在分布與其氣候特征[J]. 植物分類與資源學(xué)報(bào), 2014, 36(2): 237–244.

[28] 龔維, 夏青, 陳紅鋒, 俞新華, 等. 珍稀瀕危植物伯樂樹的潛在適生區(qū)預(yù)測[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 36(4): 98–104.

Assessment of potential distribution for endangered plantbased on MaxEnt modeling

ZHU Manle, WEI Baojing, HU Xijun*, WU Jiarong, LI Ruizhi, REN Zhemin

College of Landscape Architecture, Central South University of Forestry and Technology, Hunan Province Natural Reserve Landscape Resources Big Data Engineering Technology Research Center, Urban and Rural Landscape Ecology Institute, Changsha 410004, China

Predicting the potential habitats of the endangered planthas significance for scientific management of the species. Based on the field investigation 16 distribution points of, combined withbioclimate, topography and geomorphologic cover factors, the distribution of potential suitable habitats the ofensis was simulated and predicted inensis Nature Reserve in Guangdong Province by MaxEnt model and ArcGIS. The results showed that the AUC values of the training set and test set were respectively 0.851 and 0.913, indicating that the predicting results were reliability. The high and moderate potential distribution areas of thewere mainly located in the south of the reserve, accounting for 40.45% of the total area. The main environmental factors affecting the distribution ofwere geomorphic causes, land cover, precipitation of the driest quarter, slope and isothermality, among which the geomorphic cause (contributing 75.8%) was the most important factor. Further analysis demonstrated that the optimum distribution areas forwere an elevation of 150-300 m, a slope of 30°-55°, air temperature annual range from 28.3℃to 28.6℃, recipitation of the driest quarter from 135mm to 137 mm and Danxia landform with erosion differentiation and its suitable climatic conditions were relatively high temperature and less precipitation. The results provided a theoretical basis for the protection and restoration of

; MaxEnt model; ArcGIS; potential distribution;Nature Reserve inGuangdong province

朱滿樂, 韋寶婧, 胡希軍, 等. 基于MaxEnt模型的瀕危植物丹霞梧桐潛在適生區(qū)預(yù)測[J]. 生態(tài)科學(xué), 2022, 41(5): 55–62.

ZHU Manle, WEI Baojing, HU Xijun, et al. Assessment of potential distribution for endangered plantbased on MaxEnt modeling[J]. Ecological Science, 2022, 41(5): 55–62.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.05.007

S685.99

A

1008-8873(2022)05-055-08

2020-08-15;

2020-11-24

國家林業(yè)局重點(diǎn)學(xué)科(林人發(fā)〔2016〕21號); 國家林業(yè)局野生植物保護(hù)項(xiàng)目和韶關(guān)市野生動(dòng)植物保護(hù)辦公室項(xiàng)目(2016ZWZY06); 林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201404710); 湖南省“雙一流”培育學(xué)科(湘教通〔2018〕469 號)

朱滿樂(1995—) , 碩士, 主要從事景觀生態(tài)規(guī)劃、園林植物與研究, E-mail:987804482@qq.com

胡希軍(1964—), 博士, 教授, 主要從事風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)、景觀生態(tài)規(guī)劃、城鄉(xiāng)規(guī)劃研究, E-mail: 120795043@qq.com